Rekombinowane endospory Bacillus subtilis jako jadalna szczepionka przeciw zakażeniom Clostridium difficile
Lider
NCBiR
Projekt badawczy finansowany przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju w ramach programu LIDER II
Celem projektu jest opracowanie skutecznej, jadalnej szczepionki przeciwko zakażeniom Clostridium difficile w oparciu o naturalnie występujące makrocząstki biologiczne – endospory kosmopolitycznej i nieszkodliwej bakterii glebowej Bacillus subtilis.
Endospory są to formy przetrwalne bakterii (tzw. przetrwalniki). Służą one do rozprzestrzeniania się bakterii w środowisku naturalnym. Znajdowane są one w każdym środowisku: atmosferze, powierzchniach biotycznych czy też abiotycznych, otwartych wodach czy też w głębi skorupy ziemskiej, dzięki ich niebywałej odporności na różnorodne warunki środowiskowe.
Zastosowanie przetrwalników jako nośników szczepionek stanowi nowe podejście do immunizacji ludzi i może znaleźć istotne zastosowanie zwłaszcza w przypadku immunizacji prowadzącej do ochrony przed infekcjami w obrębie przewodu pokarmowego. Za podjęciem prób wykorzystania ich jako nośników antygenów przemawia wiele korzyści: i) łatwość ich otrzymania: istnieje wiele szczepów laboratoryjnych B. subtilis czy też naturalnych izolatów z różnych środowisk, włączając w to układ pokarmowy człowieka; ii) łatwość produkcji – B. subtilis jest bakterią o niewielkich wymaganiach troficznych, co wiąże się z stosunkowo niskim kosztem wytwarzania przetrwalników w ilościach przemysłowych. Co więcej, wytwarzanie przetrwalników jest procesem naturalnym i nie wymaga ingerencji człowieka w fizjologię bakterii; iii) wszechobecność przetrwalników w środowisku naturalnym, w tym i pożywieniu człowieka, wskazuje na ich niewielką immunogenność czyli zdolność danego antygenu do wywołania przeciwko sobie reakcji immunologicznej, co zapobiegnie powstawaniu procesów alergicznych podczas podawania przetrwalników prezentujących antygeny; iv) wysoka oporność przetrwalników na różnorodne warunki środowiska pozwoli na ich łatwe przechowywanie, bez potrzeby mrożenia czy przechowywania w chłodni; vi) podawanie szczepionki składającej się z przetrwalników może przynieść dodatkowe pozytywne efekty zdrowotne, gdyż szczepy B. subtilis są stosowane jako probiotyki, a ich modyfikacja w kierunku prezentowania antygenów nie zmniejszy ich dobroczynnego działania na układ pokarmowy immunizowanych zwierząt czy też człowieka.
Clostridium difficile jest to powszechna w środowisku, beztlenowa bakteria tworząca przetrwalniki. Jest ona jednym z głównych czynników sprawczych biegunek poantybiotykowych (AAD – antibiotic-associated diarrhoea), poantybiotykowego zapalenia okrężnicy (AAC – antibiotic-associated colitis) oraz rzekomobłoniastego zapalenie okrężnicy (PMC – pseudomembranous colitis).
Leczenie zakażeń C. difficile nastręcza wiele trudności, obejmuje głównie przerwanie stosowania antybiotyku, który przyczynił się do rozwinięcia objawów choroby, pozajelitowe uzupełnianie płynów i elektrolitów oraz szybkie wprowadzenie ukierunkowanej antybiotykoterapii. Niekiedy niezbędne jest całkowite wyłączenie podawania pokarmu i leków drogą doustną oraz zastosowanie żywienia i leczenia drogą dożylną obwodową lub centralną.
Bardzo ciężkim powikłaniem rzekomobłoniastego zapalenia jelit rozwijającym się u 4% chorych jest ostre toksyczne rozdęcie okrężnicy (toxic megacolon) które może prowadzić do perforacji jelit i zgonu.
W Polsce jak i na świecie, w związku z coraz większą dostępnością i częstszym stosowaniem antybiotyków o szerokim spektrum działania, obserwuje się narastającą częstość występowania zakażeń wywołanych przez C difficile.
Ze względu na dużą oporność C. difficile na antybiotyki oraz coraz częstsze pojawianie się szczepów opornych również na antybiotyki ostatniej szansy (tj. wankomycyna), stosowanych wtedy, gdy inne antybiotyki zawiodły, istnieje nagląca potrzeba stworzenia swoistego leku przeciwko zakażeniom tej bakterii. Doustna szczepionka antybakteryjna wydaje się idealnym sposobem na zabezpieczenie organizmu przed patogenem. Sądzimy, że immunizacja z zastosowaniem specyficznych antygenów bakteryjnych może pozwolić na efektywną odpowiedź immunologiczną i eliminację bakterii, a obok efektu terapeutycznego może mieć również znaczenie ochronne. Pozwoli to na stworzenie szczepionki o działaniu terapeutycznym i profilaktycznym, zapobiegającym kolonizacji jelit przez patogen. Obecnie niedostępna jest komercyjna szczepionka przeciwko zakażeniom C. difficile.
Łatwość produkcji, przechowywania i stosowania przetrwalników daje nadzieje na przyszłą produkcję szczepionki w kraju.